什么是复合材料的界面(什么是复合材料的界面相)

一、复合材料的组成部分及作用是：

1、复合材料的结构通常是一个相为连续相，称为基体；基体的作用是将增强体粘合成整体并使复合材料具有一定的形状，传递外界作用力、保护增强体免受外界的各种侵蚀破坏作用。

当然也决定复合材料的某些性能和加工工艺。

2、另一相是以独立的形态分布在整个连续相中的分散相，与连续相相比，这种分散相的性能优越，会使材料的性能显著增强，故常称为增强体。

(也称为增强材料、增强相等，功能复合材料中也称功能体)。

3、相界面是一个具有一定厚度的，结构随组分而异、与基体和增强体明显不同的新相。界面区的范围是从增强体内部性质不同的一点开始，到基体内整体性质相一致的点之间的区域。

界面是基体和增强体之间连接的纽带，是应力及其他信息传递的桥梁。其结构、性能以及结合强度等因素，直接关系到复合材料的性能。

二、复合材料的性能特点是：

1、比强度、比模量高；

2、良好的抗疲劳性能；

3、优良的高温性能；

4、减震性好；

5、破断安全性好。

什么是复合材料的界面相

高一化学第一章知识点

1、复合材科的定义、组分功能和作用：

定义：由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。复合后的产物为固体时才称为复合材料，为气体或液体不能称为复合材料。

组分：其组分相对独立，通常有一相连续相，称为基体，另一相分散相，称为增强相(增强体)。

功能和作用：复合材料既可以保持原材料的特点，又能发挥组合后的新特征，可以根据需要进行设计，从而最合理地达到使用所要求的性能。

2、复合材料的命名

强调基体，以基体材料的名称为主，如树脂基复合材料，金属基复合材料，陶瓷基复合材料等;。

强调增强体，以增强体材料的名称为主，如玻璃纤维增强复合材料，碳纤维增强复合材料，陶瓷颗粒增强复合材料;。

基体材料与增强体材料名称并用，如玻璃纤维增强环氧树脂复合材料(玻璃钢)。

3、复合材料的分类方式

按基体材料类型分：聚合物基复合材料，金属基复合材料，无机非金属基复合材料;按增强材料种类分：玻璃纤维复合材料，碳纤维复合材料，有机纤维复合材料，金属纤维复合材料，陶瓷纤维复合材料;。

按增强材料形态分：连续纤维复合材料，短纤维复合材料，粒状填料复合材料，编制复合材料;。

按用途分：结构复合材料，功能复合材料;

4、常用的基体材料及各自的适用范围

轻金属基体(主要包括铝基和镁基)，用于450℃左右;钛合金及钛铝金属间化合物作基体的复合材料，适用温度650℃左右，镍、钴基复合材料可在1200℃使用。

5、常用热固性基体复合材料：环氧树脂，热固性聚酰亚胺树脂。

常用热塑性基体复合材料：聚醚醚酮，聚苯硫醚，聚醚砜，热塑性聚酰亚胺。常用陶瓷基体复合材料：玻璃，氧化物陶瓷，非氧化物陶瓷，无机胶凝材料;。

6、玻璃和玻璃陶瓷的定义及不同

玻璃是无机材料经高温熔融、冷却硬化而得到的一种非晶态固体;玻璃陶瓷是将特定组成的玻璃进行晶化热处理，在玻璃内部均匀析出大量微小晶体并进一步长大，形成致密的微晶相;玻璃相充填于晶界，得到的像陶瓷一样的多晶固体材料。

7、氧化物陶瓷有哪些，属于什么结构：氧化物陶瓷主要为单相多晶结构，主要有Al2O3，MgO，SiO2，ZrO2，莫来石等;。

8、非氧化物陶瓷有：碳化硅，氮化硅。

9、什么是复合材料的界面，复合材料的界面效应以及作用如何实现。

复合材料基体与增强体接触构成的界面，是一层具有一定厚度(纳米以上)、结构随基体和增强体而异、与基体和增强体有明显差别的新相—界面相(界面层)。

它是增强相和基体相连接的“纽带”，也是应力和其他信息传递的“桥梁”。

界面作用产生的效应：

①传递效应界面能传递力，

即将外力传递给增强物，起到基体和增强物之间的桥梁作用;。

②阻断效应结合适当的界面有阻止裂纹扩展、中断材料破坏、减缓应力集中的作用;。

③不连续效应在界面上产生物理性能的不连续性和界面摩擦出现的现象，如抗电性、电感应性、磁性、耐热性等;。

④散射和吸收效应光波、声波、热弹性波、冲击波等在界面产生散射和吸收，如透光性、隔热性、耐冲击性等;。

⑤诱导效应增强物的表面结构使聚合物基体与之接触的结构，由于诱导作用而发生改变而产生一些现象，如强的弹性、低的膨胀性、耐冲击性等。

10、金属基复合材料的界面类型及各自特点

1)类型：I类界面相对比较平整，只有分子层厚度，界面除了原组成物质外，基本不含其它物质;II类界面为犬牙交错的溶解扩散界面，基体的合金元素和杂质可能在界面上富集或贫化;III类界面则含有亚微级的界面反应产物层。

2)相容性特点：I类界面纤维与基体互不反应亦不溶解;II类界面纤维与基体互不反应但相互溶解;III类界面纤维与基体反应形成界面反应层。

附上：

高一化学第二章知识点

1、弥散增强和颗粒增强的原理

1)弥散增强：复合材料是由弥散颗粒与基体复合而成，荷载主要由基体承担，弥散微粒阻碍基体的位错运动，微粒阻碍基体位错运动能力越大，增强效果愈大，微粒尺寸越小，体积分数越高，强化效果越好。

2)颗粒增强：复合材料是由尺寸较大(直径大于1m)颗粒与基体复合而成，载荷主要由基体承担，但增强颗粒也承受载荷并约束基体的变形，颗粒阻止基体位错运动的能力越大，增强效果越好;颗粒尺寸越小，体积分数越高，颗粒对复合材料的增强效果越好。

2、什么是混合法则，其反映什么规律

混合法则(复合材料力学性能同组分之间的关系)：E为弹性模量，V为体积百分比，c、m和f分别代表复合材料、基体和纤维;。

反映的规律：纤维基体对复合材料平均性能的贡献正比于它们各自的体积分数。

3、金属基复合材料界面及改性方法有哪些

金属基复合材料界面结合方式：

①化学结合

②物理结合

③扩散结合

④机械结合。

界面改性方法：

①纤维表面改性及涂层处理，

②金属基体合金化，

③优化制备工艺方法和参数。

4、界面反应对金属基复合材料有什么影响

界面反应和反应程度(弱界面反应、中等程度界面反应、强界面反应)决定了界面的结构和性能，其主要行为有：

①增强了金属基体与增强体界面的结合强度;

②产生脆性的界面反应产物;

③造成增强体损伤和改变基体成分。

高一化学第三章知识点

③侵蚀介质体积和温度(温度升高，化学稳定性降低;介质体积越大，对纤维侵蚀越严重)。

6、玻璃纤维的制造方法：坩埚法、池窑拉丝法。

7、玻璃纤维制造怎样避免表面损伤

玻璃纤维制造工艺三个步骤制球、拉丝、纺织。可以在在拉丝过程中用浸润剂，它的作用：

①原丝中的纤维不散乱而能相互粘附在一起

②防止纤维间磨损

③便于纺织加工。

8、碳纤维是有机纤维经固相反应转变而成的纤维状聚合物碳。含碳95%左右的称为碳纤维，含碳量99%左右的称为石墨纤维。

9、碳纤维的分类：

根据力学性能分类：高性能碳纤维、低性能碳纤维。

根据原丝类型分类：聚丙烯腈基纤维、沥青基碳纤维、纤维基碳纤维、其他基纤维基碳纤维。

根据功能分类：受力用碳纤维、耐焰碳纤维、活性炭纤维、导电用碳纤维、润滑用碳纤维、耐磨用碳纤维。

10、碳纤维的制造方法：先驱体转化法(有机纤维碳化法)原材料有人造丝(胶黏纤维)、聚丙烯腈纤维、沥青基碳纤维;工艺过程：5个阶段：拉丝、牵引、稳定、碳化、石墨化。

11、氧化铝纤维的基本组成主要分为：氧化铝，含有少量的'SIO2、B203或Zr2O3、MgO等。

12、碳化硅纤维制备的工艺：

①化学气相沉积法(CVD法)

②烧结法(先驱体转化法)

1)化学气相沉积法：它的结构可大致分成四层由纤维中心向外依次为芯丝、富碳的碳化硅层、碳化硅层、外表面富硅涂层。制备的步骤：

①反应气体向热芯丝表面迁移扩散

②反应气体被热芯丝表面吸附

③反应气体在热芯丝表面上裂解

④反应尾气的分解和向外扩散。

13、芳纶纤维的性能：优异的拉伸强度和拉伸模量、优良的减震性、耐磨性、耐冲击性、抗疲劳性、尺寸稳定性、耐化学腐蚀、低膨胀、低导热、不燃不熔、电绝缘、透磁性、密度小。

缺点：热膨胀系数具有各向异性、耐光性差、耐老化能力差、溶解差、抗压强度差、吸湿性强。

14、晶须：是以单晶结构生长的直径极小的短纤维，由于直径小(<3um)，造成晶体中的缺陷少，原子排列高度有序，故其强度接近于相邻原子间成键力的理论值。

由于晶须的直径非常小，所以不适合容纳在大晶体中常出现的缺陷，因而强度接近于完整晶体的理论值。

15、晶须的性能：

①晶须没有显著的疲劳效应

②具有比纤维增强体更优异的高温性能和蠕变性能

③它的延伸率与玻璃纤维接近，弹性模量与硼纤维相当。

16、颗粒增韧的三种机制：相变增韧和微裂纹增韧、复合材料中的第二种颗粒使裂纹扩展路径发生改变、混合增韧。

17、刚性颗粒增强体：指具有高强度、高模量、耐热、耐磨、耐高温的陶瓷和石墨等非金属颗粒，如碳化硅、氧化铝、氮化硅、碳化钛、碳化硼、石墨、细金刚石等。

18、延性颗粒增强体：主要为金属颗粒，一般是加入到陶瓷、玻璃和微晶玻璃等脆性基体中，目的是增加基体材料的韧性。